變速箱齒輪的熱處理工(gōng)藝分(fēn)析
一(yī)般變速的齒輪都被稱爲變速器齒輪。熱處理是機械制造過程中(zhōng)的重要工(gōng)序。變速箱齒輪的熱處理工(gōng)序位置及熱處理工(gōng)藝選擇、安排是否得當,對于零件的質量及切削加工(gōng)性能起着至關重要的作用。根據熱處理的目的及工(gōng)序位置不同,熱處理分(fēn)爲預備熱處理和最終熱處理。下(xià)面我(wǒ)們重點來探讨熱處理工(gōng)序位置及熱處理工(gōng)藝選擇:
1 .預備熱處理的工(gōng)序位置及熱處理工(gōng)藝選擇:
爲消除經過鍛造的變速箱齒輪毛坯的内應力、細化晶粒、均勻組織,并改善切削加工(gōng)性能,爲淬火(huǒ)作好組織準備,一(yī)般在鍛造之後、切削加工(gōng)之前,可采用退火(huǒ)或正火(huǒ)作爲預備熱處理。由于變速箱齒輪尺寸較小(xiǎo),且厚度較均勻,在正火(huǒ)、退火(huǒ)均可使用的前提下(xià),爲提高工(gōng)作效率,宜選用正火(huǒ)作爲預備熱處理。
2 .最終熱處理的工(gōng)序位置:
最終熱處理包括各種淬火(huǒ)、回火(huǒ)、表面熱處理等。零件最終熱處理之後,即可獲得所需的力學性能:因零件硬度較高,除磨削加工(gōng)之外(wài)不宜進行其他形式的切削加工(gōng),故最終熱處理均安排在半精加工(gōng)之後,磨削加工(gōng)之前。
3 .最終熱處理工(gōng)藝方法選擇:
根據變速箱齒輪的工(gōng)作條件及失效形式,對變速箱齒輪的技術條件要求如下(xià):
齒輪根部σ b > 1000Mpa , a k > 60J/cm 2 ;
齒面硬度 58 ~ 64HRC ,心部硬度 30 ~ 42HRC 。
根據以上技術條件,變速箱齒輪材料 : 20CrMnTi 采用的最終熱處理工(gōng)藝爲:先滲碳,使表面碳含量增加,心部仍維持低的含碳量,保持心部較高的強度和沖擊韌性;滲碳之後進行淬火(huǒ)和低溫回火(huǒ),使輪齒表面硬度達到高硬度要求,心部仍維持較低的硬度。
正确分(fēn)析和理解熱處理性能指标,對保證零件的質量,滿足使用性能的要求,延長零件的使用壽命,具有重大(dà)意義。主要的熱處理工(gōng)藝性能指标及要求如下(xià):
1、淬透性:
淬透性的波動範圍直接影響到齒輪的産品質量。淬透性過低,則制成的齒輪滲碳淬火(huǒ)後,心部硬度低于技術條件規定的數值,疲勞試驗時,齒輪的疲勞壽命降低;若淬透性過高,則齒輪滲碳淬火(huǒ)後,内孔收縮量過大(dà)而影響齒輪裝配。
由于淬透性對輪齒心部的硬度和畸變有重大(dà)影響, GB5216-85 規定:用于制造齒輪的 20CrMnTi 的淬透性指标爲:距水冷端 9 咖處的硬度爲30~ 42HRC 。
2、變形開(kāi)裂傾向:
齒輪在淬火(huǒ)時因加熱或冷卻速度太快,加熱或冷卻不均勻都可能造成工(gōng)件變形甚至開(kāi)裂。因此,設計齒輪時,在結構上應盡量避免尖角或厚薄斷面的突然變化;淬火(huǒ)時,盡量選擇冷卻速度較慢(màn)的專用淬火(huǒ)油進行淬火(huǒ)。通過以上手段來減少變形開(kāi)裂傾向。
3、淬硬性:
淬硬性指鋼在正常淬火(huǒ)條件下(xià),以超過臨界冷卻速度所形成的馬氏體(tǐ)組織能夠達到的最高硬度。淬硬性主要取決于鋼中(zhōng)的含碳量。含碳量越高,淬火(huǒ)後硬度越高。變速箱齒輪通過滲碳使齒輪表面達到高含碳量,淬火(huǒ)後使齒輪表面達到:齒面硬度 58 ~ 64HRC ,,才能滿足齒輪表面高硬度、高耐磨的特性,保證齒輪齒面有足夠的使用壽命,不發生(shēng)齒面點蝕和磨損。
爲了保證變速齒輪的運行正常,我(wǒ)們需要考慮到的就不止以上幾個因素,還有鋼的回火(huǒ)穩定性、過熱敏感性、回火(huǒ)脆性和尺寸穩定性等,隻有正确處理以上各種因素對熱處理的影響,才能進一(yī)步提高變速箱齒輪的質量和壽命。
1 .預備熱處理的工(gōng)序位置及熱處理工(gōng)藝選擇:
爲消除經過鍛造的變速箱齒輪毛坯的内應力、細化晶粒、均勻組織,并改善切削加工(gōng)性能,爲淬火(huǒ)作好組織準備,一(yī)般在鍛造之後、切削加工(gōng)之前,可采用退火(huǒ)或正火(huǒ)作爲預備熱處理。由于變速箱齒輪尺寸較小(xiǎo),且厚度較均勻,在正火(huǒ)、退火(huǒ)均可使用的前提下(xià),爲提高工(gōng)作效率,宜選用正火(huǒ)作爲預備熱處理。
2 .最終熱處理的工(gōng)序位置:
最終熱處理包括各種淬火(huǒ)、回火(huǒ)、表面熱處理等。零件最終熱處理之後,即可獲得所需的力學性能:因零件硬度較高,除磨削加工(gōng)之外(wài)不宜進行其他形式的切削加工(gōng),故最終熱處理均安排在半精加工(gōng)之後,磨削加工(gōng)之前。
3 .最終熱處理工(gōng)藝方法選擇:
根據變速箱齒輪的工(gōng)作條件及失效形式,對變速箱齒輪的技術條件要求如下(xià):
齒輪根部σ b > 1000Mpa , a k > 60J/cm 2 ;
齒面硬度 58 ~ 64HRC ,心部硬度 30 ~ 42HRC 。
根據以上技術條件,變速箱齒輪材料 : 20CrMnTi 采用的最終熱處理工(gōng)藝爲:先滲碳,使表面碳含量增加,心部仍維持低的含碳量,保持心部較高的強度和沖擊韌性;滲碳之後進行淬火(huǒ)和低溫回火(huǒ),使輪齒表面硬度達到高硬度要求,心部仍維持較低的硬度。
正确分(fēn)析和理解熱處理性能指标,對保證零件的質量,滿足使用性能的要求,延長零件的使用壽命,具有重大(dà)意義。主要的熱處理工(gōng)藝性能指标及要求如下(xià):
1、淬透性:
淬透性的波動範圍直接影響到齒輪的産品質量。淬透性過低,則制成的齒輪滲碳淬火(huǒ)後,心部硬度低于技術條件規定的數值,疲勞試驗時,齒輪的疲勞壽命降低;若淬透性過高,則齒輪滲碳淬火(huǒ)後,内孔收縮量過大(dà)而影響齒輪裝配。
由于淬透性對輪齒心部的硬度和畸變有重大(dà)影響, GB5216-85 規定:用于制造齒輪的 20CrMnTi 的淬透性指标爲:距水冷端 9 咖處的硬度爲30~ 42HRC 。
2、變形開(kāi)裂傾向:
齒輪在淬火(huǒ)時因加熱或冷卻速度太快,加熱或冷卻不均勻都可能造成工(gōng)件變形甚至開(kāi)裂。因此,設計齒輪時,在結構上應盡量避免尖角或厚薄斷面的突然變化;淬火(huǒ)時,盡量選擇冷卻速度較慢(màn)的專用淬火(huǒ)油進行淬火(huǒ)。通過以上手段來減少變形開(kāi)裂傾向。
3、淬硬性:
淬硬性指鋼在正常淬火(huǒ)條件下(xià),以超過臨界冷卻速度所形成的馬氏體(tǐ)組織能夠達到的最高硬度。淬硬性主要取決于鋼中(zhōng)的含碳量。含碳量越高,淬火(huǒ)後硬度越高。變速箱齒輪通過滲碳使齒輪表面達到高含碳量,淬火(huǒ)後使齒輪表面達到:齒面硬度 58 ~ 64HRC ,,才能滿足齒輪表面高硬度、高耐磨的特性,保證齒輪齒面有足夠的使用壽命,不發生(shēng)齒面點蝕和磨損。
爲了保證變速齒輪的運行正常,我(wǒ)們需要考慮到的就不止以上幾個因素,還有鋼的回火(huǒ)穩定性、過熱敏感性、回火(huǒ)脆性和尺寸穩定性等,隻有正确處理以上各種因素對熱處理的影響,才能進一(yī)步提高變速箱齒輪的質量和壽命。
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